【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】全固態(tài)電池(ASSBs)，尤其是那些采用無(wú)鋰負(fù)極甚至無(wú)負(fù)極構(gòu)型的電池，因其高安全性和高能量密度而受到廣泛關(guān)注。然而，在沒(méi)有鋰庫(kù)存的情況下，化學(xué)機(jī)械降解通常會(huì)降低無(wú)鋰負(fù)極全固態(tài)電池的循環(huán)壽命和能量。
近日，南京大學(xué)郭少華、周豪慎團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了預(yù)鋰化劑Li5FeO4(LFO)涂覆富鎳層狀氧化物，作為無(wú)鋰負(fù)極ASSBs的正極。涂覆的LFO可作為界面保護(hù)層，防止高度氧化的富鎳正極與硫化物固態(tài)電解質(zhì)(SSE)發(fā)生反應(yīng)，減輕富鎳正極的結(jié)構(gòu)降解和SSE的分解，從而實(shí)現(xiàn)出色的循環(huán)壽命。在無(wú)鋰負(fù)極ASSBs的正極涂覆LFO后，可逆容量從174.7 mAh g-1提高到199.7 mAh g-1，100次循環(huán)后的容量保持率從33.8%提高到84.8%。此外，配備LFO-NCM正極的無(wú)鋰銦層負(fù)極全固態(tài)軟包電池實(shí)現(xiàn)了106.2 mAh的可逆容量，并在100個(gè)循環(huán)中保持了可逆的(脫)鋰化。配備LFO-NCM正極的無(wú)鋰硅負(fù)極全固態(tài)軟包電池可以獲得1.1 Ah的放電容量和高達(dá)440 Wh kg−1的高能量密度(基于復(fù)合正極、無(wú)鋰硅負(fù)極和SSE膜的總質(zhì)量)。工作表明，對(duì)于使用無(wú)鋰負(fù)極和基于硫化物的SSE的ASSBs來(lái)說(shuō)，使用預(yù)鋰化劑和保護(hù)層兩者對(duì)于獲得高能量密度和穩(wěn)定的循環(huán)壽命也很重要。
預(yù)鋰化和界面保護(hù)的示意圖
該論文由現(xiàn)代工學(xué)院郭少華教授和周豪慎教授團(tuán)隊(duì)完成，以“Integrating Prelithiation and Interface Protection to Achieve High-Energy All-Solid-State Batteries”為題于2024年10月12日在線發(fā)表在國(guó)際知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。南京大學(xué)現(xiàn)代工學(xué)院博士生徐向群和研究員褚世勇為論文共同第一作者，南京大學(xué)現(xiàn)代工學(xué)院郭少華教授與周豪慎教授為通訊作者。該項(xiàng)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、江蘇省自然科學(xué)基金委等的支持。
論文信息
Title: Integrating Prelithiation and Interface Protection to Achieve High-Energy All-Solid-State Batteries
Authors:Xiangqun Xu, Shiyong Chu, Sheng Xu, Haoyu Li, Chuanchao Sheng, Mingxia Dong, Shaohua Guo, Haoshen Zhou
Angewandte Chemie International Edition
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